gov-civil-vilareal.ptDen varme gløden av ringer rundt Uranus
>Alle de fire gigantiske planetene i vårt solsystem har ringer. Saturns er åpenbare, Jupiters er utrolig tynne, og mens Neptun har ringer, har en av dem lyse områder som danner mer åpenbare buer, årsaken er ukjent.
Uranus har også ringer. Observasjoner fra bakken og fra romfartøyer har bestemt at det er minst ti smale ringer laget av isete partikler, og også tre bredere, støvete ringer. Uranus ringer er mørke i synlig lys, noe som betyr at de ikke reflekterer mye sollys, noe som gjør dem vanskelige å se fra jorden.
Men en morsom ting med mørke ting som absorberer sollys er at de får varmere . En grunnleggende fysikkregel er at alt over en temperatur på absolutt null avgir lys, og bølgelengden (farge) der den avgir det meste av energien endres med temperaturen. Så selv om ringene til Uranus ikke reflekterer mye sollys, er de varme nok til slippe ut lys. Det ville være langt utenfor hva øynene våre kan se, i det fjerne infrarøde (noen ganger kalt termisk infrarød) og enda lengre bølgelengder, som i millimeterområdet.
Nylig, astronomer observerte Uranus i disse bølgelengdene ved bruk av Very Large Telescope (følsom for termisk IR) og ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, begge i Chile. Hensikten med observasjonene var å se på atmosfæren på den gigantiske planeten, men til deres overraskelse en av ringene var lys nok til enkelt å se på bildene !
Observasjoner av Uranus og dets ringer ved forskjellige bølgelengder (fra venstre til høyre 3,1 millimeter, 2,1 mm, 1,3 mm og 18,8 mikron (termisk infrarød) viser epsilonringen som avgir lys. Uranus er veldig lys og har blitt maskert for klarhet. Kreditt : Molter, et al.
Den lyse ringen du kan se på bildene er ε (epsilon) ringen, den lyseste av dem alle. Selv om de ikke er synlige for øyet, blir det også oppdaget flere andre ringer på bildene (de vises hvis du samler alt lyset fra elliptiske annuli (ringer) rundt Uranus på riktige avstander og legger til alt lyset). Dette er første gang ringene noen gang har blitt sett i termisk lys; tidligere observasjoner viser alltid at de reflekterer sollys.
Det som er kult med dette - bokstavelig talt - er at dette betyr at temperaturen på ringpartiklene kan måles (siden måten gjenstander avgir lys avhenger av temperaturen på igjen). Astronomene fant at ringpartiklene har en temperatur på 77 Kelvin -det er omtrent -200 ° C, rundt temperaturen kondenserer nitrogen fra en gass til en væske. Så ja, vi snakker kaldt her ... men likevel er det varmere enn du kan forvente for is på Uranus avstand fra Solen, selv om partiklene er mørke.
220 engelnummer
Sammensatt bilde av Uranus og dets ringer i millimeter bølgelengder viser ringene som avgir lys på grunn av deres varme 77K temperatur. Kreditt: Edward Molter og Imke de Pater
Årsaken til dette avhenger av et par ting, inkludert hvor godt partiklene avgir varme (det som kalles termisk treghet ), og hvor raskt de enkelte partiklene roterer. Den første delen kan være intuitiv for deg; noen dagligdagse gjenstander beholder varmen bedre enn andre. En glasskakeform holder seg varm lenger enn et metall etter at du har trukket den ut av ovnen, for eksempel. Det betyr at glass har en høyere termisk treghet enn metall, så det tar lengre tid å kjøle seg ned (i virkeligheten er det mer komplisert enn dette, fordi ting på kjøkkenet ditt avkjøles gjennom ledning, varme opp luften som er i kontakt med det, mens ting i rommet har å utstråle den varmen som lys, en mye mindre effektiv prosess).
Den andre delen, om spinn, er litt luktigere. Det som skjer der er at en ringpartikkel sitter i sollys, så den ene halvdelen blir litt varmere enn den halvparten som vender vekk fra solen. Hvis partikkelen snurrer raskt, har en gitt del av overflaten ikke mye tid til å stråle bort den varmen før den blir varmet igjen når den snurrer tilbake til sollys. Hele partikkelen har omtrent samme temperatur. Hvis den snurrer sakte, er siden som vender mot solen mye varmere enn den mørke siden, som har tid til å stråle bort varme og derfor blir kjøligere.
Observasjonene av ringene indikerer at de solbelyste og mørke sidene av ringpartiklene har forskjellige temperaturer, så enten spinner de sakte eller har lav termisk treghet. Jeg vet at dette kan virke esoterisk, men det er bevis som dette som hjelper forskere med å bygge opp et bilde av hva som skjer i disse ringene; vi kan finne ut hva ringpartiklene er laget av og hvordan de reagerer på omgivelsene.
Når vi snakker om det, indikerer de nye resultatene også at det ikke er mye støv mellom ringene. De nye observasjonene er ikke følsomme for støv slik, men matcher andre observasjoner som er . Hvis det var støv der, ville observasjonene se annerledes ut.
Dette innebærer også at i ε -ringen er partiklene ganske store, med ingen mindre enn omtrent en centimeter eller så på tvers (si størrelsen på en drue eller en golfball). Det er veldig forskjellig fra Saturns ringer, der ting som er så små som en mikron (en milliondel av en meter; et menneskehår er omtrent 100 mikron bredt) er vanlige. Partiklene i ringene til Uranus er langt større enn det, noe som betyr at de har en annen opprinnelse (eller mer sannsynlig en annen historie) enn Saturns ringer. Kanskje de ikke sliper så mye i hverandre, eller kanskje blåses små partikler ut av en mekanisme som virker i miljøet til Uranus.
Det er ikke klart, så det er enda et mysterium som skal løses. Det er mange virkelig grunnleggende ting vi fremdeles ikke vet om de ytre planetene, og observasjoner som dette hjelper. Det ville være enda bedre å ha et stort Cassini-lignende oppdrag til Uranus og/eller Neptun, noe som kan tilbringe noen år der for å virkelig se deg godt om. Det er noen ideer som blir undersøkt av NASA , men vi er en måte ennå å se et faktisk oppdrag komme fra dem.
Jeg håper det endrer seg en gang snart. Uranus og Neptun er de eneste planetene i solsystemet som aldri har gått i bane (hvis du liker å tenke på Pluto som en planet, har det heller ikke det, men New Horizons fikk tonnevis av høyoppløselige bilder , der bildene av Uranus og Neptun fra Voyager 2 er ikke like skarpe). Det er fortsatt mye å lære om dem begge.
